[发明专利]一种Cu‑Cr‑Zr合金接触线的制备方法

说明书

技术领域

本发明公开一种Cu-Cr-Zr合金接触线的制备方法，属于铜合金的加工制备技术领域。

背景技术

接触线的作用是通过与电力机车受电弓相连接，为电力机车输送电能。接触线要在电流传输、悬挂张力、运行冲击、温差变化等恶劣环境下工作，所以对接触线的抗拉强度、电导率、抗高温软化能力等有较高的要求，一方面要有较高的导电率，以减小电流传输过程中导线内的欧姆热耗及电压降；另一方面要有较高的力学强度，以适应大跨距敷设及减少敷设费用。但是导体的强度与导电性却不易兼得，即提高导线的强度势必会影响其导电性，改善其导电性又会影响其强度。所以就必须采用特定的加工技术在提高强度的同时又能保证其导电率达到要求，以保证高速列车正常运行。此外，为了延长使用寿命，减少维护费用，还要具有优良的耐磨性能。

目前国内外普遍采用铜合金作为接触线用材，铜合金接触线主要有Cu—Mg、Cu—Sn、Cu—Ag、Cu—Sn—Ag、Cu—Ag—Zr、Cu—Cr—Zr等。在这些合金中高导高强的Cu—Cr—Zr系合金能够较好的将强度与导电率结合起来，是一种比较理想的接触线材料。但是由于Cr、Zr的熔点显著高于Cu，且熔化条件下极易氧化、挥发并与许多接触物质反应，加之熔体吸气、杂质不易排出、偏析等因素，导致实际产品很难达到理想状态。目前，我国正由高铁技术进口国转向高铁技术出口国家，总理李克强于2014年8月22日在考查铁路总公司时也表态“推销高铁我很有底气”，所以必须加快高性能接触线的研发，为高速铁路的发展提供稳定、持续、强大的动力。

目前在接触线生产领域，CN200910097340.X公开了一种Cu—Cr—Zr合金接触线生产方法，经过大气熔炼、上引连铸、挤压、退火、拉拔（轧制）生产出单根长度为1000—1500m的接触线制品，抗拉强度最高为600MPa，导电率最高为84%IACS。专利号CN200810121203.0公开的一种Cu—Cr—Zr合金接触线生产方法，采用大气熔炼、铸锭、轧制、退火—拉拔（拉拔—退火—拉拔）的方法生产的接触线制品强度最高达到640MPa，导电率最高达到84%IACS。这两种方法都采用了大气熔炼的方法，采用冷变形在提高强度的同时又增加弥散析出的驱动力，不含昂贵元素，化学成分简单，成本较低。但是工艺流程长，所需设备多，能耗高。专利号CN200610039986.9，200610048186.3，CN200610048186.3分别公开了Cu—Ag，Cu—Sn—Zr—RE，Cu—Mg—Sn接触线的生产方法，通过添加合金元素熔炼，后进行压力加工进行生产。虽然需要设备少、成本低，但是仅依靠合金元素固溶强化以及加工硬化所达到的抗拉强度不高，很难达到时速大于350Km/h列车的要求。并且生产过程中需进行多次降温升温，能耗浪费严重。专利号CN200610017523.2，CN02148648分别公开了Cu—（0.05～0.40）％Cr—（0.05～0.20）％Zr合金与Cu—（0.01～1.0）％Cr—（0.01～0.6）％Zr合金的制备技术。此两种制备方法可以将导电率与强度较好的结合起来，并且耐磨性与耐热性良好。但是由于加入合金元素过多，化学成分复杂，需要真空冶炼和专门的固溶设备，不能大规模工业化应用。国外的专利也涉及了Cu—Cr—Zr合金的制备技术。美国的US667995公开的Cu—Cr—Zr合金制备技术依靠快速凝固、固溶、形变热处理来达到硬化效果，但加入Ag只注重了传热性而未注重传导性。US68812817 关于Cu—（0.05～1.0）％Cr—（0.05～0.25）％Zr合金的制备技术中需严格控制固溶参数来调节S的浓度，实际生产中很难达到。